(57)【要約】【課題】  磁気センサの感度を向上すると共に、消費電力を低減する。【解決手段】  磁気センサ１のシリコン層１３には、ｎ型半導体からなるエミッタ領域１５と、ｎ型半導体からなるコレクタ領域１６とが形成され、エミッタ領域１５とコレクタ領域１６との間に、ｐ型半導体からなるベース領域１４が形成されている。更に、ベース領域１４の上面には、少数キャリア（ここでは、電子）の再結合中心として機能する再結合層１７が形成され、再結合層１７のエミッタ領域１５側及びコレクタ領域１６側に溝部１８が形成されている。【選択図】      図１
2006237171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上にエミッタ領域、ベース領域、及びコレクタ領域が順に形成され、磁界の大きさを検出する磁気センサであって、
前記ベース領域の表面の少なくとも一部に形成され、前記エミッタ領域から放出されるキャリアの再結合を行わせる再結合層と、
前記エミッタ領域と前記再結合層との間に形成され、前記エミッタ領域から放出されるキャリアの前記再結合層への到達を抑制する抑制手段とを備えることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記抑制手段は、前記エミッタ領域と前記再結合層との間であって、前記ベース領域の表面に形成され、前記再結合層の厚みより大きい深さを有する溝部であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記ベース領域は、表面に凹部を有し、
前記再結合層は、前記凹部の表面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記抑制手段は、前記エミッタ領域から前記コレクタ領域に向かう前記ベース領域の表面の一つの面に形成された凸部であり、
前記再結合層は、前記凸部の表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記凸部は、前記半導体基板の厚み方向に突出して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記ベース領域は、前記エミッタ領域から前記コレクタ領域に向かう側壁を有し、
前記凸部は、前記側壁の表面に突出して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記凸部は、高さが前記エミッタ領域側から前記コレクタ領域側に向けて減少するべく形成されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記凸部は、高さが連続的に減少するべく形成されていることを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記凸部は、高さが段階的に減少するべく形成されていることを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界の強度を測定する磁気センサに関するものであり、特に、２つのｐｎ接合を形成するべく第１導電型のエミッタ領域、第２導電型のベース領域、及び、前記第１導電型のコレクタ領域が順に１の方向に形成された半導体基板を有する磁気センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を搭載した携帯電話等の普及に伴い、地磁気を用いて方角を精度良く検出するべく、小型で高性能の磁気センサが求められており、種々の磁気センサが提案されている。
【０００３】
例えば、図７に示す再結合領域を有する半導体磁気センサが提案されている（非特許文献１参照）。図７は、従来の半導体磁気センサの一例を示す構成図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ７−Ａ７断面の断面図である。図７に示すように、磁気センサ７は、シリコン（Ｓｉ）基板からなる支持基板７１と、支持基板７１上に形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁層７２と、ｐ型半導体からなるシリコン層７３とを有するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を備えている。
【０００４】
ここで、シリコン層７３には、ｎ型半導体からなるエミッタ領域７５と、ｎ型半導体からなるコレクタ領域７６とが形成され、エミッタ領域７５とコレクタ領域７６との間に、ｐ型半導体からなるベース領域７４が形成されている。更に、ベース領域７４の上面には、少数キャリア（ここでは、電子）の再結合中心として機能する再結合層７７が形成されている。
【０００５】
更に、磁気センサ７は、エミッタ領域７５に対してコレクタ領域７６を高電位とする電圧源Ｖｃ７と、エミッタ領域７５に対してベース領域７４を高電位とする電圧源Ｖｂ７と、コレクタ電流Ｉｃ７を検出する電流計７９とを備え、動作可能に構成されている。
【０００６】
次に、磁気センサ７の動作について説明する。電圧源Ｖｃ７によって、電子がエミッタ領域７５からベース領域７４に注入され、注入された電子は、ベース領域７４内で少数キャリアとして拡散し、その一部がコレクタ領域７６に到達してコレクタ電流Ｉｃ７が流れる。
【０００７】
ここで、磁界Ｈ７が図７に示す方向に存在していると、ベース領域７４に注入された電子は、ローレンツ力を受けて進行方向Ｖ７が再結合層７７側に曲げられ、再結合層７７に到達する電子が増大するため、コレクタ領域７６に到達する電子が減少してコレクタ電流Ｉｃ７が減少する。
【０００８】
一方、磁界Ｈ７が図７に示す方向の逆方向に存在していると、ベース領域７４に注入された電子は、ローレンツ力を受けて進行方向が再結合層７７の反対側に曲げられ、再結合層７７に到達する電子が減少するため、逆にコレクタ領域７６に到達する電子が増加してコレクタ電流Ｉｃ７が増加する。このようにして、磁界Ｈ７に応じて変化するコレクタ電流Ｉｃ７を電流計７９によって測定することにより、磁界Ｈ７の測定が可能となる。
【非特許文献１】「ベースに再結合領域を設けた新型磁気トランジスタの提案」、電気学会、フィジカルセンサ研究会資料、２００４年５月１３日、ＰＨＳ−０４−１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記磁気センサ７では、エミッタ領域７５及び再結合層７７の近傍において、磁界Ｈ７の大きさ及び方向に関わらず、常に再結合の起こる領域が存在するため、所定値以上のコレクタ電流Ｉｃ７が流れることとなり、感度の低下及び消費電力の増大の要因となっていた。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、感度が高く、且つ、消費電力の少ない磁気センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の磁気センサは、半導体基板上にエミッタ領域、ベース領域、及びコレクタ領域が順に形成され、磁界の大きさを検出する磁気センサであって、前記ベース領域の表面の少なくとも一部に形成され、前記エミッタ領域から放出されるキャリアの再結合を行わせる再結合層と、前記エミッタ領域と前記再結合層との間に形成され、前記エミッタ領域から放出されるキャリアの前記再結合層への到達を抑制する抑制手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成によれば、ベース領域の表面の少なくとも一部に形成された再結合層によって、エミッタ領域から放出されるキャリアの再結合が行われる。また、抑制手段によって、エミッタ領域から放出されるキャリアの再結合層への到達が抑制される。
【００１３】
従って、エミッタ領域から放出されたキャリアの再結合層への到達が抑制されるため、コレクタ電流の最小値が低減され、感度の低下が抑制されると共に、消費電力が低減される。
【００１４】
請求項２に記載の磁気センサは、前記抑制手段が、前記エミッタ領域と前記再結合層との間であって、前記ベース領域の表面に形成され、前記再結合層の厚みより大きい深さを有する溝部であることを特徴とするものである。
【００１５】
上記構成によれば、抑制手段が、エミッタ領域と再結合層との間であって、ベース領域の表面に形成され、再結合層の厚みより大きい深さを有する溝部であるため、エミッタ領域から放出されたキャリアの再結合層への到達が、簡単な構成で確実に抑制され得る。
【００１６】
請求項３に記載の磁気センサは、前記ベース領域が、表面に凹部を有し、前記再結合層が、前記凹部の表面に形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
上記構成によれば、ベース領域が表面に凹部を有し、再結合層が凹部の表面に形成されているため、エミッタ領域から放出されたキャリアの再結合層への到達に要する移動距離が短縮され、更に感度が向上される。
【００１８】
請求項４に記載の磁気センサは、前記抑制手段が、前記エミッタ領域から前記コレクタ領域に向かう前記ベース領域の表面の一つの面に形成された凸部であり、前記再結合層が、前記凸部の表面に形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
上記構成によれば、抑制手段が、エミッタ領域からコレクタ領域に向かうベース領域の表面の一つの面に形成された凸部であり、再結合層がこの凸部の表面に形成されているため、エミッタ領域から放出されたキャリアの再結合層への到達が、簡単な構成で確実に抑制され得る。
【００２０】
請求項５に記載の磁気センサは、前記凸部が、前記半導体基板の厚み方向に突出して形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
上記構成によれば、凸部が、半導体基板の厚み方向に突出して形成されているため、凸部が容易に形成される。
【００２２】
請求項６に記載の磁気センサは、前記ベース領域が、前記エミッタ領域から前記コレクタ領域に向かう側壁を有し、前記凸部が、前記側壁の表面に突出して形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
上記構成によれば、ベース領域がエミッタ領域からコレクタ領域に向かう側壁を有し、凸部がこの側壁の表面に突出して形成されているため、基板の厚み方向の磁界の強度が、高感度に、且つ、低消費電力で検出される磁気センサが実現される。
【００２４】
請求項７に記載の磁気センサは、前記凸部が、高さが前記エミッタ領域側から前記コレクタ領域側に向けて減少するべく形成されていることを特徴とするものである。
【００２５】
上記構成によれば、ベース領域の表面の凸部が、その高さがエミッタ領域側からコレクタ領域側に向けて減少するべく形成されており、再結合層が、その凸部の表面に形成されているため、磁界により進行方向が再結合層側へ曲げられたキャリアが確実に再結合層に到達される。
【００２６】
従って、磁界によるキャリアの進行方向の変化に伴いコレクタ電流が大きく変化するため、感度が更に向上される。
【００２７】
請求項８に記載の磁気センサは、前記凸部が、高さが連続的に減少するべく形成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
上記構成によれば、ベース領域の表面の凸部が、その高さが連続的に減少するべく形成されており、再結合層が、その凸部の表面に形成されているため、磁界により進行方向が再結合層へ曲げられたキャリアが確実に再結合層に到達される。
【００２９】
従って、磁界によるキャリアの進行方向の変化に伴いコレクタ電流が大きく変化するため、感度が更に向上される。
【００３０】
請求項９に記載の磁気センサは、前記凸部が、高さが段階的に減少するべく形成されていることを特徴とするものである。
【００３１】
上記構成によれば、ベース領域の表面の凸部が、高さが段階的に減少するべく形成されているため、凸部が容易に形成され得る。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１に記載の発明によれば、エミッタ領域から放出されたキャリアの再結合層への到達が抑制されるため、コレクタ電流の最小値が低減され、感度の低下を抑制することができると共に、消費電力を低減することができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、エミッタ領域から放出されたキャリアの再結合層への到達を、簡単な構成で確実に抑制することができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、エミッタ領域から放出されたキャリアの再結合層への到達に要する移動距離が短縮され、更に感度を向上することができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、エミッタ領域から放出されたキャリアの再結合層への到達を、簡単な構成で確実に抑制することができる。
【００３６】
請求項５に記載の発明によれば、凸部が半導体基板の厚み方向に突出して形成されているため、凸部を容易に形成することができる。
【００３７】
請求項６に記載の発明によれば、基板の厚み方向の磁界の強度が、高感度に、且つ、低消費電力で検出される磁気センサを実現することができる。
【００３８】
請求項７に記載の発明によれば、磁界によるキャリアの進行方向の変化に伴いコレクタ電流が大きく変化するため、感度を更に向上することができる。
【００３９】
請求項８に記載の発明によれば、磁界によるキャリアの進行方向の変化に伴いコレクタ電流が大きく変化するため、感度を更に向上することができる。
【００４０】
請求項９に記載の発明によれば、ベース領域の表面の凸部が、高さが段階的に減少するべく形成されているため、凸部を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態の磁気センサの構成図である。（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１断面の断面図である。図１に示すように、磁気センサ１は、シリコン（Ｓｉ）基板からなる支持基板１１と、支持基板１１上に形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁層１２と、ｐ型半導体からなるシリコン層１３とを有するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を備えている。
【００４２】
ここで、シリコン層１３には、ｎ型半導体からなるエミッタ領域１５と、ｎ型半導体からなるコレクタ領域１６とが形成され、エミッタ領域１５とコレクタ領域１６との間に、ｐ型半導体からなるベース領域１４が形成されている。更に、ベース領域１４の上面には、少数キャリア（ここでは、電子）の再結合中心として機能する再結合層１７が形成され、再結合層１７のエミッタ領域１５側及びコレクタ領域１６側に溝部１８（抑制手段に相当する）が形成されている。
【００４３】
なお、シリコン層１３において、エミッタ領域１５、コレクタ領域１６、ベース領域１４（再結合層１７）以外の領域は、単結晶半導体層がエッチング除去されており、エミッタ領域１５、コレクタ領域１６間の電流（＝コレクタ電流Ｉｃ１）は、ベース領域１４を介してのみ流れるようにされている。
【００４４】
また、エッチング除去に代えて、シリコン層１３において、エミッタ領域１５、コレクタ領域１６、ベース領域１４（再結合層１７）以外の領域の単結晶半導体層に対して、イオン注入等を施し、上記領域の単結晶半導体層を真性半導体のように高抵抗化してもよい。
【００４５】
再結合層１７は、例えば、アルゴンガス及び少量の酸素ガスを用いたベース領域１４の表面へのスパッタリング処理、又は、溶液の侵食により化学的にベース領域１４の表面を荒らす処理等の処理により形成される。また、ベース領域１４の表面に、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等をイオン注入、拡散等により添加して形成してもよい。更に、アルゴンガスでスパッタリングしてベース領域１４の表面に欠陥を形成した後、熱拡散により欠陥近傍を部分的に酸化させる等によって、再結合層１７の時間経過に伴う変化が抑制される。
【００４６】
溝部１８は、（ｂ）に示すように、再結合層１７の厚み寸法より深く形成されている。この溝部１８は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）を用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置によるエッチング処理等により形成されている。この方法によれば、溝部１８の側面が垂直壁となり、更に小型化を実現することが可能となる。
【００４７】
更に、磁気センサ１は、エミッタ領域１５に対してコレクタ領域１６を高電位とする電圧源Ｖｃ１と、エミッタ領域１５に対してベース領域１４を高電位とする（＝順方向バイアスを印加する）電圧源Ｖｂ１と、コレクタ電流Ｉｃ１を検出する電流計１９とを備えることで、動作可能とされている。
【００４８】
次に、磁気センサ１の動作について説明する。電圧源Ｖｃ１によって、電子がエミッタ領域１５からベース領域１４に注入され、注入された電子は、ベース領域１４内で少数キャリアとして拡散し、その一部がコレクタ領域１６に到達してコレクタ電流Ｉｃ１が流れる。すなわち、ベース領域１４、エミッタ領域１５及びコレクタ領域１６からなるトランジスタがオン状態となる。
【００４９】
ここで、磁界Ｈ１が図１に示す方向に存在していると、ベース領域１４に注入された電子は、ローレンツ力を受けて進行方向Ｖ１が再結合層１７側に曲げられ、再結合層１７に到達する電子が増大するため、コレクタ領域１６に到達する電子が減少してコレクタ電流Ｉｃ１が減少する。
【００５０】
一方、磁界Ｈ１が図１に示す方向の逆方向に存在していると、ベース領域１４に注入された電子は、ローレンツ力を受けて進行方向が再結合層１７の反対側に曲げられ、再結合層７７に到達する電子が減少するため、逆にコレクタ領域１６に到達する電子が増加してコレクタ電流Ｉｃ１が増加する。このようにして、磁界Ｈ１に応じて変化するコレクタ電流Ｉｃ１を電流計１９によって測定することにより、磁界Ｈ１の測定が可能となる。
【００５１】
ここで、溝部１８の効果について説明する。溝部１８は、エミッタ領域１５（又はコレクタ領域１６）から注入されたキャリアが拡散によって再結合層１７に補足されることを抑制するものである。その結果、磁界Ｈ１の大きさ及び方向に関わらず発生する再結合の頻度が低下し（＝コレクタ電流Ｉｃ１のバイアス成分が減少し）、コレクタ電流Ｉｃ１の磁界Ｈ１への依存性が大きくなり、感度が向上されると共に消費電力が低減される。
【００５２】
このようにして、エミッタ領域１５（又はコレクタ領域１６）から放出されたキャリアの再結合層１７への到達が抑制されるため、コレクタ電流Ｉｃ１の最小値が低減され、感度の低下が抑制されると共に、消費電力が低減される。
【００５３】
また、エミッタ領域１５から放出されたキャリアの再結合層１７への到達が、簡単な構成（溝部１８）で確実に抑制され得る。
【００５４】
なお、本実施形態については、以下の変形形態をとることができる。
【００５５】
（Ａ）第１実施形態においては、溝部１８が、再結合層１７のエミッタ領域１５側及びコレクタ領域１６側に形成される場合について説明したが、溝部１８が、少なくともエミッタ領域１５側に形成されている形態であればよい。エミッタ領域１５側に形成されていれば、エミッタ領域１５から注入されるキャリアの再結合層１７への到達が抑制されるからである。
【００５６】
（Ｂ）第１実施形態においては、溝部１８が、再結合層１７の幅（図１の（ａ）の上下方向の幅）と略同一の幅で形成される場合について説明したが、溝部１８が、再結合層１７の幅より狭い形態でもよいし、再結合層１７の幅より広い形態でもよい。溝部１８が広い程、エミッタ領域１５から注入されるキャリアの再結合層１７への到達が、より抑制される。
【００５７】
（Ｃ）第１実施形態においては、溝部１８が、再結合層１７の深さより深く形成されている場合について説明したが、再結合層１７の厚み寸法と同程度の深さに（又は、再結合層１７の厚み寸法より浅く）形成されている形態でもよい。この場合には、溝部１８が簡単に形成される。
【００５８】
（Ｄ）第１実施形態においては、溝部１８が、再結合層１７に近接して形成される場合について説明したが、再結合層１７とエミッタ領域１５（又はコレクタ領域１６）との間に形成される形態でもよい。
【００５９】
（Ｅ）第１実施形態においては、溝部１８が、空隙となっている場合について説明したが、溝部１８に絶縁材料を埋め込む形態でもよい。また、溝部１８を形成することに代えて、溝部１８の位置に電子の拡散を抑制する物質（絶縁物質）を注入する形態でもよい。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明に係る第２実施形態の磁気センサ２の構成図である。（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面の断面図である。以下、図１に示す磁気センサ１と同一の構成についてはその説明を簡略化し、磁気センサ１と異なる構成について詳細に説明する。
【００６１】
図１に示す磁気センサ１と同様に、磁気センサ２は、支持基板２１と、絶縁層２２と、シリコン層２３とを有するＳＯＩ基板を備え、シリコン層２３には、エミッタ領域２５と、コレクタ領域２６とが形成され、エミッタ領域２５とコレクタ領域２６との間に、ベース領域２４が形成されている。更に、ベース領域２４の上面には、再結合層２７が形成され、再結合層２７のエミッタ領域２５側及びコレクタ領域２６側に溝部２８が形成されている。加えて、磁気センサ２は、電圧源Ｖｃ２と、電圧源Ｖｂ２と、コレクタ電流Ｉｃ２を検出する電流計２９とを備えている。
【００６２】
磁気センサ２は、図２に示すように、ベース領域２４の一部に所定深さ（ここでは、再結合層２７のエミッタ−コレクタ方向の長さの３０％程度の深さ）の凹部２４１が形成され、再結合層２７がこの凹部２４１に形成されている点が、図１に示す磁気センサ１と相違している。なお、ベース領域２４の一部に所定深さの凹部２４１を形成する方法としては、第１実施形態で溝部１８を形成する方法として説明したものと同様の方法（エッチング）でもよいし、犠牲酸化を用いる方法でもよい。
【００６３】
再結合層２７がこの凹部２４１に形成されているため、磁界Ｈ２が図２に示す方向に印加されている場合に、ベース領域２４に注入された電子が、ローレンツ力を受けて進行方向Ｖ２が再結合層２７側に曲げられて、再結合層２７に到達するまでに、電子が移動する距離が短縮される。その結果、磁界Ｈ２の変化に対するコレクタ電流Ｉｃ２の変化が更に大きくなり、更に感度が向上される。
【００６４】
なお、本実施形態については、以下の変形形態をとることができる。
【００６５】
（Ｆ）第２実施形態においては、凹部２４１が、再結合層のエミッタ−コレクタ方向の長さの３０％程度の深さである場合について説明したが、凹部２４１は深いほどよい。
【００６６】
（Ｇ）第２実施形態においては、凹部２４１が、エミッタ領域２５よりもコレクタ領域２６に近接して形成される場合について説明したが、凹部２４１が、エミッタ領域２５とコレクタ領域２６との間に形成される形態であればよい。例えば、凹部２４１が、エミッタ領域２５に近接して形成される形態でもよい。
【００６７】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明に係る第３実施形態の磁気センサ３の構成図である。（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面の断面図である。以下、図１に示す磁気センサ１と同一の構成についてはその説明を簡略化し、磁気センサ１と異なる構成について詳細に説明する。
【００６８】
図１に示す磁気センサ１と同様に、磁気センサ３は、支持基板３１と、絶縁層３２と、シリコン層３３とを有するＳＯＩ基板を備え、シリコン層３３には、エミッタ領域３５と、コレクタ領域３６とが形成され、エミッタ領域３５とコレクタ領域３６との間に、ベース領域３４が形成されている。更に、ベース領域３４の上面には、再結合層３７が形成されている。また、磁気センサ３は、電圧源Ｖｃ３と、電圧源Ｖｂ３と、コレクタ電流Ｉｃ３を検出する電流計３９とを備えている。
【００６９】
磁気センサ３は、図３に示すように、ベース領域３４の一部に所定高さ（再結合層３７のエミッタ−コレクタ方向の長さの３０％程度の高さ）の凸部３４１（抑制手段に相当する）が形成され、再結合層３７がこの凸部３４１に形成されている点と、溝部（図１に示す溝部１８に相当するもの）が形成されていない点が、図１に示す磁気センサ１と相違している。なお、ベース領域３４の一部に所定高さの凸部３４１を形成する方法としては、第１実施形態で溝部１８を形成する方法として説明したものと同様の方法（エッチング）を用いて凸部３４１以外の領域の厚みを薄くしてもよいし、凸部３４１以外の領域に犠牲酸化を用いる方法でもよい。
【００７０】
再結合層３７がこの凸部３４１に形成されているため、エミッタ領域３５（又はコレクタ領域３６）から注入されたキャリアが拡散によって再結合層３７に補足されることが抑制される。その結果、磁界Ｈ３の大きさ及び方向に関わらず発生する再結合の頻度が低下し、コレクタ電流Ｉｃ３の磁界Ｈ３への依存性が大きなり、感度が向上されると共に消費電力が低減される。
【００７１】
すなわち、溝部（図１に示す溝部１８に相当するもの）が形成されていなくても、再結合層３７が凸部３４１に形成されているため、エミッタ領域３５（又はコレクタ領域３６）から注入されたキャリアが拡散によって再結合層３７に補足されることが抑制されるのである。
【００７２】
このようにして、エミッタ領域３５（又はコレクタ領域３６）から放出されたキャリアの再結合層３７への到達が抑制されるため、コレクタ電流Ｉｃ３の最小値が低減され、感度の低下が抑制されると共に、消費電力が低減される。
【００７３】
また、エミッタ領域３５から放出されたキャリアの再結合層３７への到達が、簡単な構成（凸部３４１）で確実に抑制され得る。
【００７４】
なお、本実施形態については、以下の変形形態をとることができる。
【００７５】
（Ｈ）第３実施形態においては、凸部３４１が、再結合層のエミッタ−コレクタ方向の長さの３０％程度の高さである場合について説明したが、凸部は高いほどよい。
【００７６】
（Ｉ）第３実施形態においては、凸部３４１が、エミッタ領域３５よりもコレクタ領域３６に近接して形成される場合について説明したが、凸部３４１が、エミッタ領域３５とコレクタ領域３６との間に形成される形態であればよい。例えば、凸部３４１が、エミッタ領域３５に近接して形成される形態でもよい。
【００７７】
＜第４実施形態＞
図４は、本発明に係る第４実施形態の磁気センサ４の構成図である。（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ４−Ａ４断面の断面図である。以下、図３に示す磁気センサ３と同一の構成についてはその説明を簡略化し、磁気センサ３と異なる構成について詳細に説明する。
【００７８】
図３に示す磁気センサ３と同様に、磁気センサ４は、支持基板４１と、絶縁層４２と、シリコン層４３とを有するＳＯＩ基板を備え、シリコン層４３には、エミッタ領域４５と、コレクタ領域４６とが形成され、エミッタ領域４５とコレクタ領域４６との間に、ベース領域４４が形成されている。更に、ベース領域４４の上面には、再結合層４７が形成されている。また、磁気センサ４は、電圧源Ｖｃ４と、電圧源Ｖｂ４と、コレクタ電流Ｉｃ４を検出する電流計４９とを備えている。
【００７９】
磁気センサ４は、図４に示すように、ベース領域４４の一部に形成されている凸部４４１の高さが、エミッタ領域４５側からコレクタ領域４６側に向けて連続的に（ここでは、傾斜角が一定（例えば、３０度）で）減少するべく形成されている点が、図３に示す磁気センサ３と相違している。
【００８０】
なお、ベース領域４４の凸部４４１に傾斜の形成する方法としては、エッチングマスクとしてグラデーション露光により連続した傾斜をつけたレジストを用いてドライエッチングする等の方法がある。
【００８１】
再結合層４７がこの傾斜を有する凸部４４１に形成されているため、磁界Ｈ４が図４に示す方向に存在している場合に、エミッタ領域４５からベース領域４４に注入され、ローレンツ力を受けて進行方向Ｖ４が再結合層４７側に曲げられた電子が再結合層４７に到達する確率が増大する。その結果、コレクタ電流Ｉｃ４の磁界Ｈ４への依存性が大きなり、感度が更に向上される。
【００８２】
このようにして、磁界Ｈ４によるキャリアの進行方向の変化に伴いコレクタ電流Ｉｃ４が大きく変化するため、感度が更に向上される。
【００８３】
なお、本実施形態については、以下の変形形態をとることができる。
【００８４】
（Ｊ）第４実施形態においては、凸部４４１が、エミッタ領域４５側からコレクタ領域４６側に向けて傾斜角が一定で傾斜している場合について説明したが、凸部４４１が、エミッタ領域４５側からコレクタ領域４６側に向けて高さが連続的に減少する形態であればよい。例えば、凸部４４１が、一定の曲率を有する（断面が上に凸の円弧状である）形態でもよい。
【００８５】
（Ｋ）第４実施形態においては、凸部４４１が、エミッタ領域４５側及びコレクタ領域４６側の端部に段差を有する場合について説明したが、凸部４４１が、少なくともエミッタ領域３５側の端部に段差を有する形態であればよい。例えば、ベース領域４４の表面に凸部４４１のコレクタ領域４６側の端部が滑らかに形成される形態でもよい。
【００８６】
＜第５実施形態＞
図５は、本発明に係る第５実施形態の磁気センサ５の構成図である。（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ５−Ａ５断面の断面図である。以下、図４に示す磁気センサ４と同一の構成についてはその説明を簡略化し、磁気センサ４と異なる構成について詳細に説明する。
【００８７】
図４に示す磁気センサ４と同様に、磁気センサ５は、支持基板５１と、絶縁層５２と、シリコン層５３とを有するＳＯＩ基板を備え、シリコン層５３には、エミッタ領域５５と、コレクタ領域５６とが形成され、エミッタ領域５５とコレクタ領域５６との間に、ベース領域５４が形成されている。更に、ベース領域５４の上面には、再結合層５７が形成されている。また、磁気センサ５は、電圧源Ｖｃ５と、電圧源Ｖｂ５と、コレクタ電流Ｉｃ５を検出する電流計５９とを備えている。
【００８８】
磁気センサ５は、図５に示すように、ベース領域５４の一部に形成されている凸部５４１の高さが、エミッタ領域４５側からコレクタ領域４６側に向けて段階的に（ここでは、２段で階段状に）減少するべく形成されている点が、図４に示す磁気センサ４と相違している。
【００８９】
再結合層５７がこの段差を有する凸部５４１に形成されているため、磁界Ｈ５が図５に示す方向に存在している場合に、エミッタ領域５５からベース領域５４に注入され、ローレンツ力を受けて進行方向Ｖ５が再結合層５７側に曲げられた電子が再結合層５７に到達する確率が増大する。その結果、コレクタ電流Ｉｃ５の磁界Ｈ５への依存性が大きなり、感度が更に向上される。
【００９０】
更に、凸部５４１が階段状に形成されているため、図４に示す凸部４４１と比較して、容易に形成することが可能となる。例えば、第１実施形態で溝部１８を形成する方法として説明したものと同様の方法（エッチング）又は、犠牲酸化を用いる方法で、各段を形成すればよい。
【００９１】
このようにして、磁界Ｈ５によるキャリアの進行方向の変化に伴いコレクタ電流Ｉｃ５が大きく変化するため、感度が更に向上される。また、凸部５４１が階段状に形成されているため、凸部５４１が容易に形成され得る。
【００９２】
なお、本実施形態については、以下の変形形態をとることができる。
【００９３】
（Ｌ）第５実施形態においては、凸部５４１が、エミッタ領域５５側からコレクタ領域５６側に向けて２段に階段状に形成されている場合について説明したが、凸部５４１が、エミッタ領域５５側からコレクタ領域５６側に向けて高さが段階的に減少する形態であればよい。例えば、凸部５４１が、多数段（例えば、４段）で形成されている形態でもよい。
【００９４】
＜第６実施形態＞
図６は、本発明に係る第６実施形態の磁気センサ６の構成図である。（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ６−Ａ６断面の断面図である。以下、図３に示す磁気センサ３と同一の構成についてはその説明を簡略化し、磁気センサ３と異なる構成について詳細に説明する。
【００９５】
図３に示す磁気センサ３と同様に、磁気センサ６は、支持基板６１と、絶縁層６２と、シリコン層６３とを有するＳＯＩ基板を備え、シリコン層６３には、エミッタ領域６５と、コレクタ領域６６とが形成され、エミッタ領域６５とコレクタ領域６６との間に、ベース領域６４が形成されている。更に、ベース領域６４の表面には、再結合層６７が形成されている。また、磁気センサ６は、電圧源Ｖｃ６と、電圧源Ｖｂ６と、コレクタ電流Ｉｃ６を検出する電流計６９とを備えている。
【００９６】
図３に示す磁気センサ３は、基板の厚み方向に突出して形成された凸部３４１を有し、再結合層３７がこの凸部３４１に形成されているのに対して、磁気センサ６は、図６に示すように、基板のエミッタ領域６５からコレクタ領域６６へ向かうベース領域６４の側壁に幅方向（図６（ａ）の上下方向）に突出して形成された所定の高さ（ここでは、再結合層のエミッタ−コレクタ方向の長さの３０％程度の）の凸部６４１（抑制手段に相当する）を有し、再結合層６７がこの凸部６４１に形成されている点が、磁気センサ３と相違している。
【００９７】
なお、ベース領域６４の一部に所定高さの凸部６４１を形成する方法としては、第１実施形態で溝部１８を形成する方法として説明したものと同様の方法（エッチング）を用いて凸部６４１以外の領域の幅を薄くしてもよいし、凸部６４１以外の領域に犠牲酸化を用いる方法でもよい。
【００９８】
次に、磁気センサ６の動作について説明する。磁界Ｈ６が図６に示す方向に存在していると、ベース領域６４に注入された電子は、ローレンツ力を受けて進行方向Ｖ６が再結合層６７側に曲げられ、再結合層６７に到達する電子が増大するため、コレクタ領域６６に到達する電子が減少してコレクタ電流Ｉｃ６が減少する。
【００９９】
一方、磁界Ｈ６が図６に示す方向の逆方向に存在していると、ベース領域６４に注入された電子は、ローレンツ力を受けて進行方向が再結合層６７の反対側に曲げられ、再結合層７７に到達する電子が減少するため、逆にコレクタ領域６６に到達する電子が増加してコレクタ電流Ｉｃ６が増加する。このようにして、磁界Ｈ６に応じて変化するコレクタ電流Ｉｃ６を電流計６９によって測定することにより、磁界Ｈ６の測定が可能となる。
【０１００】
また、再結合層６７が凸部６４１に形成されているため、エミッタ領域６５（又はコレクタ領域６６）から注入されたキャリアが拡散によって再結合層６７に補足されることが抑制される。その結果、磁界Ｈ６の大きさ及び方向に関わらず発生する再結合の頻度が低下し、コレクタ電流Ｉｃ６の磁界Ｈ６への依存性が大きなり、感度が向上されると共に消費電力が低減される。
【０１０１】
このようにして、ベース領域６４の表面に、凸部６４１が基板の幅方向に突出して形成されているため、基板と垂直方向の磁界Ｈ６の強度が、高感度に、且つ、低消費電力で検出される磁気センサが実現される。
【０１０２】
なお、本実施形態については、以下の変形形態をとることができる。
【０１０３】
（Ｍ）第６実施形態においては、凸部６４１が、再結合層のエミッタ−コレクタ方向の長さの３０％程度の高さである場合について説明したが、凸部６４１は高いほどよい。
【０１０４】
（Ｎ）第６実施形態においては、凸部６４１が、エミッタ領域６５よりもコレクタ領域６６に近接して形成される場合について説明したが、凸部６４１が、エミッタ領域６５とコレクタ領域６６との間に形成される形態であればよい。例えば、凸部６４１が、エミッタ領域６５に近接して形成される形態でもよい。
【０１０５】
（Ｏ）第６実施形態においては、凸部６４１が、所定の高さ（ここでは、再結合層のエミッタ−コレクタ方向の長さの３０％程度）で形成されている場合について説明したが、凸部６４１が、エミッタ領域６５側からコレクタ領域６６側に向けて高さが連続的又は段階的に減少するべく形成されている形態でもよい。
【０１０６】
この場合には、磁界Ｈ６が図６に示す方向に存在している場合に、エミッタ領域６５からベース領域６４に注入され、ローレンツ力を受けて進行方向Ｖ６が再結合層６７側に曲げられた電子が再結合層６７に到達する確率が増大する。その結果、コレクタ電流Ｉｃ６の磁界Ｈ６への依存性が大きなり、感度が更に向上される。
【０１０７】
更に、本発明は以下の形態をとることができる。
【０１０８】
（Ｐ）第１〜第６実施形態においては、ＳＯＩ基板上に磁気センサ１〜６が形成されている場合について説明したが絶縁基板等の、その他の基板等に形成されている形態でもよい。
【０１０９】
（Ｑ）第１〜第６実施形態においては、エミッタ領域１５〜６５及びコレクタ領域１６〜６６がｎ型半導体からなり、ベース領域１４〜６４がｐ型半導体からなる場合について説明したが、逆に、エミッタ領域１５〜６５及びコレクタ領域１６〜６６がｐ型半導体からなり、ベース領域１４〜６４がｎ型半導体からなる形態でもよい。この場合には、電圧源Ｖｃ１〜Ｖｃ６及び電圧源Ｖｂ１〜Ｖｂ６の極性を逆にする必要がある。
【０１１０】
また、第１〜第５実施形態に示す磁気センサ１〜５の内、いずれか２個の磁気センサ１〜５を直交配置して形成し、同一基板内に、第６実施形態に示す磁気センサ６を形成することによって、３次元方向に磁気の強度を検出可能な小型で高感度の１チップ方位センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る第１実施形態の磁気センサの構成図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態の磁気センサの構成図である。
【図３】本発明に係る第３実施形態の磁気センサの構成図である。
【図４】本発明に係る第４実施形態の磁気センサの構成図である。
【図５】本発明に係る第５実施形態の磁気センサの構成図である。
【図６】本発明に係る第６実施形態の磁気センサの構成図である。
【図７】従来の磁気センサの構成図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  磁気センサ
１４  ベース領域
１５  エミッタ領域
１６  コレクタ領域
１７  再結合層
１８  溝部（抑制手段）
１９  電流計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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